Путешествие во времени — одна из самых захватывающих тем современной науки и поп-культуры. Нил деГрасс Тайсон, известный астрофизик и популяризатор науки, вместе с коллегами и гостями подкаста StarTalk разбирает, насколько реальны прыжки в прошлое и будущее с точки зрения физики, какие парадоксы они порождают и почему GPS в вашем смартфоне — это уже немного машина времени.
🕳️ Червоточины и физика перемещений в прошлое 1:06
По мнению Нила деГрасса Тайсона, наиболее убедительная теоретическая модель путешествия в прошлое связана с использованием кротовых нор или червоточин (wormholes) . Тайсон описывает червоточину как своеобразный «короткий путь» или туннель, соединяющий две удаленные точки в пространстве.
Механика превращения пространственного туннеля в машину времени выглядит следующим образом:
- Релятивистская разница: Если один вход в червоточину перемещать с огромной скоростью или поместить его вблизи массивного объекта (например, черной дыры), время для этого входа будет течь медленнее по сравнению с другим входом .
- Временной сдвиг: Создав такую разницу, вы получаете ситуацию, где один конец туннеля находится «впереди» во времени, а другой — «позади». Проход в одном направлении отправит вас в будущее, в обратном — в прошлое .
- Стойкость эффекта: Тайсон отмечает любопытную деталь: как только разница во времени между «устьями» червоточины установлена, она будет сохраняться, даже если вы переместите вход подальше от черной дыры .
Актёр Джозеф Гордон-Левитт и Нил деГрасс Тайсон также обсудили визуализацию этого процесса. В отличие от фильма «Контакт» , где героиня летит сквозь бесконечные светящиеся трубы, Тайсон утверждает, что с точки зрения физики это мог бы быть просто мгновенный шаг в «дыру», хотя теоретически горловина червоточины может иметь некоторую протяженность .
🚫 Парадокс дедушки и законы причинности 4:54
Главным препятствием для путешествий в прошлое является нарушение логической последовательности событий. Тайсон и его собеседник Брайан упоминают «парадокс дедушки» : если вы вернетесь назад и предотвратите встречу своих предков, то вы никогда не родитесь и не сможете отправиться в прошлое, чтобы сделать это .
В ходе дискуссии были выделены несколько вариантов решения этой проблемы:
- Гипотеза о защищенности хронологии: Покойный Стивен Хокинг полагал, что законы физики (которые нам еще предстоит открыть) просто запрещают перемещение назад во времени, чтобы избежать логических несостыковок .
- Эффект «неизбежности» событий: Существует научно-фантастическое допущение, что временная линия может «сопротивляться» изменениям. Даже если вы убьете предка, события сложатся так, что появится кто-то другой, кто выполнит вашу роль в истории .
- Хаос малых величин: Тайсон и Гордон-Левитт шутят, что для уничтожения собственного будущего вовсе не обязательно кого-то убивать. Достаточно задержать предков на чашку кофе или заставить их опоздать на поезд на 10 минут — в результате другой сперматозоид оплодотворит яйцеклетку, и вы всё равно никогда не появитесь на свет .
🌠 Теория тахионов: текстовые сообщения из будущего 10:08
Интересным мысленным экспериментом стало обсуждение тахионов — гипотетических частиц, которые всегда движутся быстрее скорости света . Согласно уравнениям Эйнштейна, при превышении светового порога время начинает идти вспять .
Тайсон приводит ироничный пример «тахионного мессенджера»:
- Вы видите, как ваш друг поскользнулся на банановой кожуре .
- Вы отправляете ему сообщение «Берегись кожуры», которое он получает до падения.
- Однако, отвлекаясь на смартфон, чтобы прочитать ваше предупреждение, друг не замечает кожуру под ногами и падает именно из-за вашего сообщения . Это подчеркивает тезис о том, что попытки изменить прошлое могут оказаться самой причиной того, что это прошлое произошло именно так.
🎬 Кинематографический опыт: «Петля времени» и «Интерстеллар» 12:25
Джозеф Гордон-Левитт поделился закулисными деталями съемок фильма «Петля времени» (Looper). В одной из версий сценария его персонаж должен был детально обсуждать механику времени со своей будущей версией (роль Брюса Уиллиса) в терминах Хокинга . Однако режиссер Райан Джонсон решил вырезать эти объяснения, заменив их фразой героя Уиллиса: «Мы не будем говорить о путешествиях во времени» .
Тайсон считает это мудрым шагом, так как физика «замкнутых времениподобных кривых» (closed timelike curves) пока остается предметом споров . Ученые используют отсутствие таких кривых как тест на «здоровье» физической теории, так как Вселенная, по их мнению, должна быть внутренне непротиворечива .
В контексте фильма «Интерстеллар» Тайсон объясняет концепцию четырехмерного пространства :
- Любая встреча требует четырех координат: три координаты места (улица, авеню, этаж) и одна координата времени .
- Мы — «узники настоящего», вечно переходящие из прошлого в будущее .
- Пребывание в четырехмерном пространстве (например, внутри черной дыры, как в фильме) позволило бы видеть всю временную линию человека целиком, как если бы это был ландшафт, где все события — рождение, колледж, смерть — происходят одновременно .
🛰️ Реальные путешествия в будущее: GPS и ОТО 18:18
В отличие от прошлого, путешествие в будущее физически доказано и происходит постоянно. Тайсон напоминает: чем быстрее вы движетесь относительно других, тем медленнее для вас течет время . Если вы проведете год на корабле, летящем со скоростью, близкой к световой, то, вернувшись, обнаружите, что на Земле прошли тысячи или миллионы лет .
Этот эффект учитывается в повседневных технологиях:
- Спутники GPS находятся дальше от центра Земли, где гравитация слабее, и время для них идет быстрее, чем на поверхности планеты .
- Корректировка: Инженеры вынуждены программно корректировать часы на спутниках в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна. Без этой поправки навигация в смартфонах начала бы ошибаться на километры в кратчайшие сроки .
На вопрос о том, почему мы до сих пор не встретили туристов из будущего, Тайсон отвечает скептически. Он цитирует Big Bang Theory и Роальда Даля, намекая: если бы машина времени существовала, кто-то обязательно бы «проболтался» или оставил след . Впрочем, шутит ученый, возможно, гибель Титаника была вызвана перегрузкой от огромного количества туристов из будущего, прилетевших посмотреть на крушение .
